普通高等教育電子通信類國傢級特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，也是北京郵電大學校級精品課程主乾教材，在第一版教材的基礎上，增加瞭新內容，重新整理而成。全書共分7章，主要涉及數字信號處理的三個基本內容：一是對離散信號和離散係統進行錶示和分析所必需的基礎知識；二是離散傅裏葉變換和快速算法及其典型應用；三是數字濾波器的設計和實現（包括結構和字長效應）等。為便於理解，《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》將每章涉及的Matlab內容單獨成節，列於每章之後。為幫助學生理解所學內容，每章都配備瞭難易適中的習題，並在書後提供瞭部分習題答案，另外，《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》還配有電子課件供任課教師參考。
　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》可作為高等院校工科通信工程、電子信息工程、自動化、電子科學與技術、測控技術與儀器以及理科電子信息科學與技術等專業的本科生教材，也可供相關專業的技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第二版前言
第一版前言
第1章 緒論
1.1 數字信號處理的定義、特點和方法
1.1.1 數字信號定義
1.1.2 數字信號處理的特點
1.1.3 數字信號處理的方法
1.1.4 數字信號處理的應用
1.2 數學預備知識
1.2.1 傅裏葉變換的幾種形式
1.2.2 常用的模擬信號
習題

第2章 離散時間信號與離散時間係統
2.1 取樣和內插
2.1.1 取樣
2.1.2 內插
2.2 離散時間信號
2.2.1 常用序列
2.2.2 序列的基本運算
2.3 時域離散係統的基本概念
2.4 離散係統的差分方程描述及信號流圖
2.4.1 離散係統的差分方程
2.4.2 信號流圖錶示
2.5 離散時間信號的傅裏葉變換
2.5.1 離散時間信號傅裏葉變換的定義
2.5.2 離散信號傅裏葉變換對的推導
2.5.3 離散時間信號傅裏葉變換的性質
2.5.4 綫性非移變係統的頻率響應
2.6 Z變換的定義及收斂域
2.6.1 Z變換的定義
2.6.2 Z變換的收斂域
2.7 Z反變換
2.7.1 Z反變換的定義
2.7.2 Z反變換的求解
2.8 Z變換的性質
2.9 一些常用的Z變換對
2.10 Z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
2.10.1 Z變換與拉普拉斯變換的關係
2.10.2 Z變換與傅裏葉變換的關係
2.11離散係統的頻域分析
2.11.1 傳輸函數'
2.11.2 用單邊Z變換解綫性差分方程
2.11.3 傳輸函數的零極點
2.11.4 綫性非移變因果係統的穩定性
2.11.5 信號流圖的轉置定理
2.12本章涉及的Matlab函數
習題

第3章 離散傅裏葉變換及其快速計算方法
3.1 問題的提齣
3.2 DFS及其性質
3.2.1 DFS的定義
3.2.2 DFS的性質
3.3 DFT及其性質
3.3.1 DFT的定義
3.3.2 DFT同Z變換和DTFT間的關係
3.3.3 DFT的性質
3.3.4 DFT變換的應用
3.4 快速傅裏葉變換
3.4.1 基2時域抽選算法
3.4.2 基2時域抽選算法的矩陣錶示形式
3.4.3 基2頻域抽選算法
3.4.4 基4時域抽選算法
3.4.5 IDFT的快速計算方法
3.5 FFT的應用
3.5.1 綫性捲積的快速計算
3.5.2 CZT及其快速計算
3.6 DFT相關變換
3.6.1 DCT及其同DFT的關係
3.6.2 DST及其同DFT的關係
3.6.3 小結
3.7 本章涉及的Matlab函數
……

第4章 IIR數字濾波器設計和實現
第5章 FIR數字濾波器設計和實現
第6章 數字信號處理中的有限字長效應
第7章 多抽樣率數字信號處理
部分習題答案
參考文獻

前言/序言

數字信號處理（第2版） 教材特色與定位 《數字信號處理（第2版）》是普通高等教育電子通信類國傢級特色專業係列規劃教材的重要組成部分，旨在為電子信息工程、通信工程、自動化等相關專業學生提供係統、深入的數字信號處理理論與實踐指導。本教材緊密結閤當前電子通信技術發展的最新動態與行業需求，在繼承前版經典內容的基礎上，進行瞭全麵更新與深化，特彆是在理論闡述的嚴謹性、算法應用的廣泛性以及工程實踐的指導性方麵，均達到瞭新的高度。 教材的編寫團隊由一批在數字信號處理領域享有盛譽的資深教授和青年學者組成，他們不僅在學術研究上成就卓著，更具備豐富的教學經驗和工程實踐背景。教材內容力求科學嚴謹，邏輯清晰，語言精練，便於讀者理解和掌握。同時，教材注重理論與實踐的結閤，通過豐富的實例分析和習題設計，幫助讀者將所學知識應用於實際工程問題。 國傢級特色專業係列規劃教材的定位，意味著本教材不僅具備瞭紮實的學術根基和前沿的專業視角，更承載著推動國傢電子通信類專業教育發展的重要使命。它將成為培養具有創新能力和工程實踐能力的高素質人纔的有力支撐。 主要內容綱要 本教材內容涵蓋瞭數字信號處理的核心概念、理論方法和關鍵技術，並為讀者構建瞭由淺入深、循序漸進的學習路徑。 第一部分：數字信號處理基礎 緒論： 信號與係統的基本概念，包括連續時間信號與離散時間信號。 模擬信號與數字信號的轉換過程：采樣、量化與編碼。 數字信號處理在現代科技中的重要作用和應用領域，如通信、音頻、圖像、醫療、金融等。 教材的整體結構和學習建議。 離散時間信號與係統： 離散時間信號： 周期信號、非周期信號、指數信號、正弦信號、單位衝激信號、單位階躍信號及其性質。 離散時間係統： 係統的基本性質（綫性、時不變、因果性、穩定性）。 捲積： 綫性時不變（LTI）係統的時域分析，全捲積和有限長捲積。 係統函數與差分方程： 離散時間係統的錶示方法，係統函數在描述係統特性中的作用。 傅裏葉分析： 離散時間傅裏葉變換 (DTFT)： 將離散時間信號分解為連續頻率分量的頻譜分析方法。 傅裏葉級數 (DFS)： 周期離散時間信號的頻譜分析。 傅裏葉變換性質： 綫性、時移、頻移、尺度變換、微分、積分、捲積等性質的推導與應用。 帕塞瓦爾定理： 信號能量與功率在頻域的錶示。 應用實例： 信號頻譜分析、係統頻率響應分析。 第二部分：離散傅裏葉變換 (DFT) 與快速傅裏葉變換 (FFT) 離散傅裏葉變換 (DFT)： DFT 的定義、性質和計算。 DFT 在信號分析和係統分析中的作用。 DFT 在工程計算中的局限性（計算量大）。 快速傅裏葉變換 (FFT)： FFT 的基本思想：利用序列的對稱性減少計算量。 常用的 FFT 算法：按時間抽選的蝶形算法（Cooley-Tukey 算法）和按頻率抽選的蝶形算法。 DFT 算法的復雜度分析與 FFT 的優勢。 FFT 在實際工程中的應用：頻譜分析、捲積計算、相關計算等。 周期信號的 DFT： 對周期信號進行 DFT 計算時的注意事項。 DFT 的應用： 使用 DFT 進行頻譜分析。 通過 FFT 加速綫性捲積和循環捲積的計算。 第三部分：數字濾波器的設計與實現 數字濾波器的基本概念： 濾波器的作用：去除噪聲、提取有用信息、信號整形等。 濾波器分類：按頻率響應（低通、高通、帶通、帶阻）、按係統特性（FIR、IIR）。 理想濾波器與實際濾波器的比較。 無限衝激響應 (IIR) 濾波器設計： IIR 濾波器基本原理： 利用反饋實現無限長度的衝激響應。 模擬濾波器原型： Butterworth、Chebyshev I/II、Elliptic 等濾波器的幅頻特性和相頻特性。 模擬域到數字域的變換： 雙綫性變換法、脈衝不變法等。 IIR 濾波器設計步驟： 確定技術指標，選擇模擬濾波器原型，進行頻率變換，轉換為數字域，選擇級聯結構或直接結構。 IIR 濾波器的實現： 差分方程的錶示，直接型、級聯型、並聯型結構。 IIR 濾波器的優缺點： 階數低、計算量小；但相位特性不理想，容易不穩定。 有限衝激響應 (FIR) 濾波器設計： FIR 濾波器基本原理： 僅利用前饋實現有限長度的衝激響應。 FIR 濾波器的優點： 容易設計，綫性相位特性，穩定性好。 FIR 濾波器的缺點： 設計相同的幅頻響應需要更高的階數，計算量相對較大。 FIR 濾波器設計方法： 窗函數法： 矩形窗、Hanning 窗、Hamming 窗、Blackman 窗等，不同窗函數的特性和選擇。 頻率采樣法： 直接根據希望的頻率響應進行設計。 最優逼近法 (Parks-McClellan 算法)： 最小均方誤差設計，偶次對稱和奇次對稱係數的 FIR 濾波器。 FIR 濾波器的實現： 捲積方程的錶示，直接型結構。 濾波器性能指標： 通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度、相位失真等。 濾波器設計實例： 針對具體應用場景進行 IIR 和 FIR 濾波器的設計與比較。 第四部分：多速率信號處理 多速率信號處理基本概念： 信號的抽取（Decimation）和插值（Interpolation）操作。 抽取器和插值器的工作原理。 多速率信號處理的理論： 抽取和插值過程中的頻率混疊和延遲問題。 理想抽取器和插值器。 多速率濾波器的設計。 多速率信號處理的應用： 信號壓縮： 例如在音頻編碼中。 數據率轉換： 適應不同采樣率的係統。 語音信號處理： 變速率語音閤成與識彆。 圖像處理： 圖像縮放與處理。 第五部分：隨機信號處理 隨機信號的統計特性： 均值、方差、自相關函數、互相關函數。 功率譜密度 (PSD) 和互功率譜密度 (CPSD)。 平穩隨機過程。 譜估計方法： 經典譜估計： 周期圖法、改良周期圖法。 現代譜估計： 參數模型法（AR 模型、MA 模型、ARMA 模型）、非參數模型法。 維納濾波器： 綫性最小均方誤差 (LMS) 估計。 最優綫性濾波器： 最小化均方誤差。 應用： 噪聲消除、信號預測。 自適應濾波器： 基本原理： 濾波器係數隨輸入信號的變化而調整。 LMS 算法： 簡單的自適應濾波器算法。 RLS 算法： 遞推最小二乘算法，收斂速度更快。 應用： 迴聲消除、噪聲抑製、信道均衡。 第六部分：算法實現與工程應用 DSP 處理器簡介： TMS320 係列、ARM 係列等主流 DSP 處理器架構。 DSP 處理器指令集和優化技巧。 常用 DSP 算法的實現： FFT 算法的硬件實現。 FIR/IIR 濾波器在 DSP 上的高效實現。 自適應濾波器算法的硬件實現。 實際工程案例分析： 通信係統中的信號處理： 調製解調、信道編碼、均衡等。 音頻信號處理： 音頻編解碼、音頻效果處理。 圖像與視頻處理： 圖像增強、特徵提取、視頻壓縮。 生物醫學信號處理： 心電圖、腦電圖信號分析。 學習目標與能力培養 通過本教材的學習，學生將能夠： 1. 掌握數字信號處理的基本理論和核心概念： 理解離散時間信號與係統的基本性質，熟練掌握傅裏葉分析、Z 變換等數學工具。 2. 理解和應用離散傅裏葉變換 (DFT) 和快速傅裏葉變換 (FFT)： 能夠利用 FFT 實現高效的頻譜分析和捲積計算。 3. 掌握數字濾波器設計的方法和原理： 能夠根據技術指標，設計滿足要求的 IIR 和 FIR 濾波器，並理解其實現方式。 4. 瞭解多速率信號處理和隨機信號處理的基本概念和應用： 能夠初步理解和應用多速率信號處理技術，並掌握隨機信號的基本統計特性和譜估計方法。 5. 熟悉常用 DSP 算法的工程實現： 瞭解 DSP 處理器的工作原理，能夠將理論算法轉化為實際的工程實現。 6. 培養分析和解決實際工程問題的能力： 通過豐富的案例分析，能夠運用數字信號處理的知識解決通信、音頻、圖像等領域的實際問題。 7. 提升自主學習和創新能力： 鼓勵學生進一步深入研究相關領域，為未來的學術研究和工程實踐奠定堅實基礎。 適用對象 本教材主要麵嚮以下群體： 普通高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術等專業的本科生和研究生。 從事電子通信、信號處理、自動控製等相關領域的工程技術人員。 對數字信號處理感興趣的科研人員和自學者。 總結 《數字信號處理（第2版）》作為國傢級特色專業係列規劃教材，以其內容的係統性、理論的嚴謹性、方法的先進性以及實踐的指導性，將成為電子通信類專業學生和從業人員學習和工作中不可或缺的參考書。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解數字信號處理的精髓，並具備運用相關技術解決復雜工程問題的能力，為我國電子信息産業的發展貢獻力量。